DE4200237C2 - Enamel frits for sheet steel - Google Patents
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- DE4200237C2 DE4200237C2 DE19924200237 DE4200237A DE4200237C2 DE 4200237 C2 DE4200237 C2 DE 4200237C2 DE 19924200237 DE19924200237 DE 19924200237 DE 4200237 A DE4200237 A DE 4200237A DE 4200237 C2 DE4200237 C2 DE 4200237C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft spezielle Emailfritten für Stahlbleche.The present invention relates to special enamel frits for steel sheets.
Für die Emaillierung von Stahlblech finden sowohl entkohlte als auch nichtentkohlte Stähle Verwendung, die entweder entfettet, gebeizt und vernickelt oder nur entfettet und gebeizt oder nur entfettet sind (Dietzel, Emaillierung, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1981, S. 185 ff.). Die Auswahl des jeweiligen Emailfritten- Typs hängt von der Stahlsorte und vom Vorbehandlungsgrad der Stahlsorte ab (Petzold, Pöschmann, Email und Emailliertechnik, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1986, S. 78 ff).For the enameling of sheet steel find both decarburized and non-decarburized Steels use either degreased, pickled and nickel-plated or only degreased and pickled or only degreased (Dietzel, Enameling, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1981, p. 185 ff.). The selection of the respective enamel frit Type depends on the steel grade and the degree of pretreatment of the steel grade (Petzold, Pöschmann, enamel and enamelling technique, VEB German publishing house for Basic Industry, Leipzig 1986, p. 78 ff).
Emailfritten, die kein haftungsgebendes Element (Kobalt, Nickel, Antimon) ent halten, benötigen zur Ausbildung einer guten Haftung eine Stahloberfläche, die entfettet, gebeizt und vernickelt ist (Wratil, Mitt. Ver. Dtsch. Emailfachleute 16 [1968] 7-10). Die Beize aktiviert die Stahloberfläche. Die Vernickelung fungiert als Haftvermittler zwischen Stahl und Emailfritte. Stähle, die entfettet und gebeizt, jedoch nicht vernickelt sind, machen Emailfritten erforderlich, die zumindest eines der haftungsgebenden Elemente (Kobalt, Nickel, Antimon) enthalten (Dietzel, Mitt. Ver. Dtsch. Emailfachleute 16 [1968], 55). Verwendet man diese Emailfritten gleichzeitig für vernickelte Stähle, so erhält man insbesondere bei den nichtentkohlten Stählen fehlerhafte Emaillierungen. Enamel frits which do not entail an adherence element (cobalt, nickel, antimony) To obtain good adhesion, they need a steel surface, which degreased, pickled and nickeled (Wratil, Mitt. Ver. Dtsch. Emailfachleute 16 [1968] 7-10). The stain activates the steel surface. The nickel plating acts as Adhesive between steel and enamel frit. Steels that are degreased and pickled, However, not nickel-plated, enamel frits require that at least one of adherence elements (cobalt, nickel, antimony) (Dietzel, Mitt. Ver. Dtsch. Email specialists 16 [1968], 55). If one uses these enamel frits at the same time for nickel-plated steels, we obtain in particular at the non-decalcified steels defective enamelling.
In der EP 02 84 934 A1 sind Emailfritten beschrieben, die auf entkohlten und nichtentkohlten Stählen, die nur entfettet, d. h. weder gebeizt noch vernickelt sind, fehlerfreie und guthaftende Emaillierungen ergeben. Als haftungsgebende Elemente fungieren Kobalt und/oder Nickel. Diese Fritten zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Bor aus. Die Mengen von Silizium und Titan sind etwa gleich den Mengen an Bor und Aluminium. Das spezielle Atomverhältnis bewirkt, daß diese Emailfritten sehr reaktiv sind. Sie übernehmen die Rolle des Beizmittels und aktivieren die Stahloberfläche. Verwendet man diese Emailfritten jedoch auf Stahlblechen, die durch eine Beize oder durch Beize und Vernickelung aktiviert worden sind, so kommt es infolge einer Überreaktion zu fehlerhaften Emaillierungen.In EP 02 84 934 A1 enamel frits are described on decarburized and non-decarburized steels which are only degreased, d. H. neither stained nor nickel-plated, produce defect-free and well-adhering enamels. As liable elements act cobalt and / or nickel. These frits are characterized by a high Content of boron. The amounts of silicon and titanium are about the same Amounts of boron and aluminum. The special atomic ratio causes this Email frits are very reactive. They assume the role of the pickling agent and activate the steel surface. However, you use these enamel fritters on Steel sheets activated by a stain or stain and nickel plating that is the result of an overreaction to erroneous ones Enamels.
In gleicher Weise verhalten sich Emailfritten, die Gegenstand von EP 03 58 933 A sind. Hier beruht die Agressivität gegenüber ungebeizten Stählen auf speziellen Atomverhältnissen zwischen Kobalt, Lithium und Fluor.In the same way behave enamel frits, the subject of EP 03 58 933 A are. Here, the aggressiveness towards unpickled steels is based on special ones Atomic ratios between cobalt, lithium and fluorine.
Aufgabe war es daher, Emailfritten zur Verfügung zu stellen, die eine gut haftende, fehlerfreie und optisch einheitliche Emaillierung auf entkohlten und nichtentkohlten Stählen gestattet, unabhängig vom Vorbehandlungsgrad der Stähle (Stähle entfettet und gebeizt und vernickelt oder nur entfettet und gebeizt oder nur entfettet).The task was therefore to provide enamel frits that had a well-adhering, flawless and visually uniform enameling on decarburized and non-decarburized Regardless of the degree of pretreatment of the steels (steels degreased and pickled and nickeled or only degreased and pickled or only degreased).
Die Aufgabe konnte mit den erfindungsgemäßen Emailfrittengemischen gelöst wer den.The problem could be solved with the enamel frit mixtures according to the invention the.
Gegenstand der Erfindung sind Emailfrittengemische, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie zu 50 bis 100 Gew.-% aus einer oder mehreren Fritten der Zusammen setzung AThe invention relates to enamel frit mixtures which are characterized are that to 50 to 100 wt .-% of one or more fries of the Together A
und zu 0 bis 50 Gew.-% aus einer oder mehreren Fritten der Zusammensetzung Band from 0 to 50% by weight of one or more frits of composition B
bestehen, wobei in der Fritte oder den Fritten der Zusammensetzung B
die Summe von TiO2 und ZrO2 insgesamt zwischen 2 und 17 Gew.-%,
die Summe von BaO und CaO insgesamt zwischen 2 und 25 Gew.-% und
die Summe von Li2O und K2O insgesamt zwischen 1 und 8 Gew.-%
betragen soll
und die Nichtsauerstoffatome in der Fritte oder den Fritten mit der Zusammenset
zung B folgende Bedingungen erfüllen sollen:in the frit or the frits of composition B
the sum of TiO 2 and ZrO 2 in total between 2 and 17% by weight,
the sum of BaO and CaO total between 2 and 25 wt .-% and
the sum of Li 2 O and K 2 O in total between 1 and 8% by weight
should be
and the non-oxygen atoms in the frit or the frits having the composition B are to fulfill the following conditions:
[Σ(Li,Na,K) + 2 Σ(Ba,Sr,Ca,Mg,Zn,Co,Ni,Mn,Cu)-ΣF-ΣP] : [Σ(B,Al,Sb,Fe,Cr)] 1,1[Σ (Li, Na, K) + 2Σ (Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Co, Ni, Mn, Cu) -ΣF-ΣP]: [Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr) ] 1,1
undand
[Σ(Si,Ti,Zr)] : [Σ(B,Al,Sb,Fe,Cr)] 1,1[Σ (Si, Ti, Zr)]: [Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)] 1,1
wobei es sich bei den Summen um die Summen der Atomzahlen der jeweiligen Ele mente handelt.where the sums are the sums of the atomic numbers of the respective ele is trading.
Die erfindungsgemäßen Emailfrittengemische erlauben es, fehlerfreie und optisch einheitliche Emaillierungen mit ausgezeichneter Haftung auf Kohlenstoff-reichen (Normal-) und Kohlenstoff-armen (OC-) Stählen zu erzielen, unabhängig davon, ob die Stähle entfettet und gebeizt und vernickelt oder nur entfettet und gebeizt oder nur entfettet sind.The enamel frit mixtures according to the invention allow error-free and optical uniform enamels with excellent adhesion to carbon-rich (Normal) and low-carbon (OC) steels, regardless of whether the steels degreased and pickled and nickeled or only degreased and pickled or only degreased.
Sowohl Emailfrittengemische, die zu 100% aus Fritten der Zusammensetzung A be stehen, wie auch Emailfrittengemische, die aus Fritten der Zusammensetzung A und aus Fritten der Zusammensetzung B bestehen, geben fehlerfreie Emaillierungen. Hingegen ergeben Emailfritten, die zwar die gleiche oxidische Zusammensetzung wie die erfindungsgemäßen Emailfrittengemische aus Fritten der Zusammensetzung A und B aufweisen, jedoch in einer Fritte aus den Rohstoffen erschmolzen wurden, Emaillierungen, die erhebliche Mängel aufweisen.Both enamel frit mixtures containing 100% frits of composition A be as well as enamel frit mixtures made from frits of composition A and made of frits of composition B, give flawless enamels. On the other hand, enamel frits produce the same oxidic composition as the enamel frit mixtures according to the invention of frits of the composition A and B, but were melted in a frit from the raw materials, Enamels that have significant defects.
Emailfritten, die fehlerfreie Emaillierungen auf jeder Art von vorbehandeltem oder nicht vorbehandeltem Stahl liefern, weisen die erfindungsgemäße Zusammenset zung A auf. Überraschenderweise wurde außerdem gefunden, daß Emailfrittengemi sche, die aus Gemischen von Emailfritten der Zusammensetzung A und Emailfritten der Zusammensetzung B mit den entsprechenden Bedingungen bestehen, d. h., die durch die Abmischung außerhalb der Zusammensetzung A liegen, ebenso fehlerfreie Emaillierungen auf jeder Art von vorbehandeltem oder nicht vorbehandeltem Stahl ergeben.Enamel frits that are flawless enamels on any type of pretreated or provide non-pretreated steel, have the composition according to the invention A on. Surprisingly, it was also found that Emailfrittengemi from fritters of composition A and enamel fritters Composition B with the appropriate conditions, d. h., the due to the mixture are outside the composition A, as well as error-free Enamels on any type of pretreated or non-treated steel result.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Emailfrittengemische liegt darin, daß sie in Gegenwart von bis zu 8 Gew.-% Spodumen (Li-Al-Silikat) ohne Nachteile verarbeitet werden können, was zu Emaillierungen führt, die sich durch Temperatur wechselbeständigkeit (Thermoschock-Resistenz) auszeichnen.Another advantage of the enamel frit mixtures according to the invention is that in the presence of up to 8 wt .-% spodumene (Li-Al-silicate) without disadvantages can be processed, which leads to enamelling, which is due to temperature change resistance (thermal shock resistance).
Die erfindungsgemäßen Emailfrittengemische bieten dem Emailfrittenhersteller und dem Emailfrittenverarbeiter (Emaillierwerk) gleichermaßen Vorteile.The Emailfrittengemische invention offer the Emailfrittenhersteller and the enamel fryer (enamelling) equally benefits.
Der Emailfrittenhersteller muß bei der Erstellung von Emailrezepturen für die Emaillierung von Stahlblech eine immer größer werdende Zahl von Parametern be rücksichtigen. Dies hat seine Ursache in veränderten Stahlqualitäten (Übergang von Blockguß zu Strangguß), unterschiedlicher Stahlvorbehandlung (entfettet, gebeizt und vernickelt oder entfettet und gebeizt oder nur entfettet), Konstruktionsmerkma len der Stahlkörper (Flach- oder Hohlware), unterschiedlichen Emailauftragsverfah ren (pulverelektrostatischer Trockenauftrag, klassischer Naßauftrag im Tauchverfah ren oder mit Spritzautomaten, Elektrotauchemaillierung), energiesparenden Email lieröfen und Emaillierungen, an die höhere Anforderungen gestellt werden hinsicht lich Farbenvielfalt, Schichtstärkenverteilung, chemischer Beständigkeit, Rißfestig keit gegenüber Temperaturbelastung (pyrolytische Eignung) und Temperaturwech selbeständigkeit (Thermoschock).The Emailfrittenhersteller must in the preparation of email recipes for the Enamelling of steel sheet an ever-increasing number of parameters be into account. This is due to altered steel qualities (transition from Block casting to continuous casting), different steel pretreatment (degreased, pickled and nickeled or degreased and pickled or only degreased), design feature len steel body (flat or hollowware), different Emailauftragsverfah (powder-electrostatic dry application, classic wet application in Tauchverfah or with automatic sprayers, electro-immersion enamelling), energy-saving enamel ovens and enamels, to which higher demands are made variety of colors, layer thickness distribution, chemical resistance, crack resistance against temperature load (pyrolytic suitability) and temperature change Resistance to heat (thermal shock).
Die jeweilige anwendungstechnische Aufgabenstellung bestimmt nun, welche der aufgezeigten Parameter miteinander verknüpft werden müssen. Zur Erstellung von Rezepturen steht eine Vielzahl von Emailfritten unterschiedlichster chemischer Zu sammensetzung zur Verfügung. Die Kombination von Emailfritten geschah bisher empirisch, was zur Folge hatte, daß zahlreiche Emailfrittenrezepturen infolge von Unverträglichkeiten der Fritten untereinander fehlerhafte Emaillierungen ergaben. Demgegenüber gewährleisten die erfindungsgemäßen Emailfrittengemische stets fehlerfreie Emaillierungen, was den Aufwand zur Lösung der jeweiligen anwen dungstechnischen Aufgabenstellung erheblich vermindert.The respective application task now determines which of the displayed parameters must be linked together. For the creation of Recipes is a variety of enamel frits of various chemical To composition. The combination of enamel fritters has happened so far empirically, which meant that many enamel fritters due to Incompatibilities of frits with each other gave erroneous enamels. In contrast, the enamel frit mixtures according to the invention always ensure error-free enameling, what the effort to solve the respective apply training tasks considerably reduced.
Ein weiterer Vorteil für den Emailfrittenhersteller ist die anwendungstechnische Breite der erfindungsgemäßen Emailfrittengemische. Für Emaillierungen mit ver gleichbarem Eigenschaftsprofil (z. B. Rißfestigkeit gegenüber Temperaturbelastung) genügt die Erstellung allein eines erfindungsgemäßen Emailfrittengemisches unab hängig davon, ob das Emaillierwerk die Stähle entfettet, beizt und vernickelt oder nur entfettet und beizt oder nur entfettet, weiterhin unabhängig davon, ob das Email lierwerk den pulverelektrostatischen Trockenauftrag oder den klassischen Naßauf trag im Tauchverfahren oder mit Spritzautomaten bevorzugt. Damit kann das bishe rige für die Kunden jeweils maßgeschneiderte, große Emailfrittensortiment gestrafft werden.Another advantage for the Emailfrittenhersteller is the application technology Width of the enamel frit mixtures according to the invention. For enamels with ver Similar property profile (eg crack resistance to temperature load) the creation of an enamel frit mixture according to the invention alone is sufficient Depending on whether the enameling factory degreases, ticks and nickel-plates the steels or only degreased and pickled or just degreased, regardless of whether the email lierwerk the powder electrostatic dry coating or the classic Naßauf in the dipping process or with automatic injection machines. This can be the bishe Tailored for the customers each customized, large enamel frittensimentiment become.
Ein wesentlicher Vorteil für das Emaillierwerk ist die hohe Verarbeitungssicherheit der erfindungsgemäßen Emailfrittengemische, unabhängig davon, ob es sich um die Emaillierung von Flach- oder Hohlware handelt. Darüber hinaus ergibt sich für Emaillierwerke, die ihre Stähle einer intensiven Vorbehandlung unterziehen, d. h. entfetten, beizen und vernickeln, die Chance, ohne Beeinträchtigung des aktuellen Emaillierergebnisses auf die Vernicklung und auf die Beize der Stähle zu verzich ten, was die ökonomischen und ökologischen Rahmenbedingungen im Emaillier werk entscheidend verbessert.A major advantage for the enamelling plant is the high level of processing safety the enamel frit mixtures according to the invention, regardless of whether they are the Enamelling of flat or hollowware is. In addition, results for Enamelling plants that subject their steels to intensive pre-treatment, d. H. Degrease, pickle and nickel, the chance, without affecting the current Enameling result on the nickel plating and on the stain of the steels verzich what the economic and ecological conditions in the enamel significantly improved.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden. Die Gewichtsangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent, soweit nicht anders angege ben.The invention will be explained in more detail with reference to the following examples. The Weight data refer to weight percent, unless stated otherwise ben.
Zur Berechnung der Bedingungen für die Nichtsauerstoffatome wurde aus den Ge wichtsprozenten der oxidischen Bestandteile sowie des Fluors das Verhältnis der Nichtsauerstoffatome berechnet und das Verhältnis in der Weise angegeben, daß die Summe der Nichtsauerstoffatome = 100% ergibt. Der Vorgang ist in Beispiel 4 aus führlich angegeben. In gleicher Weise wurde in den Beispielen 5 und 6 verfahren.To calculate the conditions for the non-oxygen atoms, Ge percentages of oxidic constituents and of fluorine the ratio of Calculated non-oxygen atoms and the ratio indicated in such a way that the Sum of the non-oxygen atoms = 100%. The process is in Example 4 off specified in detail. The same procedure was followed in Examples 5 and 6.
Für die Beispiele 1, 2 und 3 (erfindungsgemäß) wurden Emailfritten der Zusammen setzung A hergestellt. Sie wurden aus handelsüblichen Emailrohstoffen wie Quarz mehl, Borax, Alkali- und Eralkalikarbonaten, Feldspat, Titandioxid, Alkalifluorosili katen sowie den entsprechenden Schwermetalloxiden bei 1220°C "fadenglatt" er schmolzen und über wassergekühlten Stahlwalzen abgeschreckt.For examples 1, 2 and 3 (according to the invention), enamel frits were taken together A made. They were made of commercially available enamel raw materials such as quartz flour, borax, alkali and alkaline earth carbonates, feldspar, titanium dioxide, alkali fluorosilazole katen and the corresponding heavy metal oxides at 1220 ° C "thread smooth" he Melted and quenched by water-cooled steel rollers.
Die so erhaltenen Flakes wurden als Pulver elektrostatisch und als Schlicker durch Spritzen auf Substrate aus entkohltem (OC-) und nichtentkohltem (Normal-) Stahl von 45 cm Länge, 6 cm Breite und 0,1 cm Dicke aufgebracht und in einem Gradi entenofen im Temperaturbereich von 750 bis 900°C 10 Minuten lang eingebrannt. Zur Beurteilung des Einflusses der Stahlblechvorbehandlung wurden einerseits Substrate verwendet, die entfettet, gebeizt und vernickelt waren, und andererseits Substrate ohne Vernickelung sowie Substrate ohne Vernickelung und ohne Beize.The flakes thus obtained were electrostatically as a powder and as a slip through Spraying on substrates of decarburized (OC) and non-decarburized (normal) steel of 45 cm length, 6 cm width and 0.1 cm thickness applied and in a gradi oven baked in the temperature range of 750 to 900 ° C for 10 minutes. To assess the influence of steel sheet pretreatment were on the one hand Used substrates that were degreased, pickled and nickel-plated, and on the other hand Substrates without nickel plating and substrates without nickel plating and without stain.
Für den Pulverauftrag wurden in einer Porzellankugelmühle 100 g Emailflakes und 0,3 g Methyl-Wasserstoff-Siloxan solange vermahlen, bis der Rückstand des Pulvers auf dem 16 900 Maschensieb (Maschenweite 40 µm) weniger als 20 Gew.-% betrug. For the powder application were in a porcelain ball mill 100 g Emailflakes and Grind 0.3 g of methyl hydrogen siloxane until the residue of the powder was less than 20 wt .-% on the 16 900 mesh (mesh size 40 microns).
Das Pulver, das einen Oberflächenwiderstand von mehr als 10¹³ Ohm aufwies, wurde mit einer Elektrostatikpistole unter Anlegen von 70 KV Spannung in einer Menge von 14 g (entsprechend 5,2 g/dm²) in gleichmäßiger Schicht auf die Stahl substrate aufgebracht.The powder, which had a surface resistance greater than 10¹³ ohms, was with an electrostatic gun under application of 70 kV voltage in one Quantity of 14 g (corresponding to 5.2 g / dm²) in a uniform layer on the steel substrate applied.
Für den Schlickerauftrag wurden 1 kg Emailflakes in einer mit 3,5 kg Schwermahl kugeln gefüllten Kugelmühle nach folgendem Mühlenversatz zu einem Schlicker vermahlen:For the slip application, 1 kg of enamel flakes were used in a 3.5 kg heavy grinding machine balls-filled ball mill after the following mill offset to a slip ground:
Von diesem Schlicker wurde auf die Stahlsubstrate durch Spritzen so viel aufgebracht, daß sich nach dem Trocknen und Einbrennen eine Emailschichtstärke von ca. 0,15 mm ergab.From this slurry was so much on the steel substrates by spraying applied so that after drying and baking an enamel layer thickness of about 0.15 mm.
Die Emailfritten aus den Beispielen 1, 2 und 3 lieferten sowohl im Pulverauftrag als auch im Naßverfahren auf allen Stahlsubstraten ein fehlerfreies und optisch einheit liches Emaillierergebnis. The enamel frits from Examples 1, 2 and 3 provided both powdered as also in the wet process on all steel substrates a perfect and optical unit Liche enamelling result.
Zur Beurteilung der Haftungseigenschaften der Emailfritten aus den Beispielen 1, 2, und 3 erfolgte eine Haftungsprüfung an den Stellen der Emaillierung, an denen die Einbrenntemperatur 790°C, 810°C, 830°C und 860°C betragen hatte. Entsprechend DEZ-Merkblatt F 6.2 wurde die Haftungsprüfung mit einem Schlaggerät unter Ver formung des Stahlbleches durchgeführt und bewertet. Auf allen Stahlsubstraten war die Haftung oberhalb von 810°C sehr gut.To assess the adhesion properties of the enamel frits of Examples 1, 2, and 3 was a liability test at the points of enamelling, in which the Baking temperature 790 ° C, 810 ° C, 830 ° C and 860 ° C. Corresponding DEZ leaflet F 6.2 the adhesion test was carried out with a striker under Ver Forming of the steel sheet carried out and evaluated. On all steel substrates was the adhesion above 810 ° C very good.
Weiterhin wurden die Emailfritten der Beispiele 1, 2 und 3 in unterschiedlichen Mengenverhältnissen gemischt. Eine Unverträglichkeit wurde dabei nicht beobach tet. Die Kombinationen ergaben stets fehlerfreie Emaillierungen mit obengenanntem Haftungsprofil.Furthermore, the enamel frits of Examples 1, 2 and 3 were in different Mixed proportions. An incompatibility was not observed tet. The combinations always gave faultless enamels with the above Liability profile.
In den Beispielen 4, 5 und 6 (Vergleich) wurden Emailfritten der Zusammensetzung B hergestellt.In Examples 4, 5 and 6 (comparative), enamel frits of the composition B produced.
Die Fritten der Beispiele 4, 5 und 6 wurden in gleicher Weise wie die Fritten der Beispiele 1, 2 und 3 aufgetragen. Im Unterschied zu den Fritten 1, 2 und 3 zeigten die Fritten 4, 5 und 6 gut haftende, fehlerfreie und optisch einheitliche Emaillierun gen nur auf den entkohlten Stählen, die entfettet, gebeizt und vernickelt waren. Auf den nichtentkohlten Normalstählen waren die Emaillierungen fehlerhaft. Die Fritten 4 und 5 hatten bereits auf den nichtvernickelten Stahlsubstraten keine Haftung, und Fritte 6 schließlich hatte bereits auf den Stahlsubstraten, die weder vernickelt noch gebeizt waren, keine Haftung.The frits of Examples 4, 5 and 6 were prepared in the same way as the fries of Examples 1, 2 and 3 applied. Unlike the frits 1, 2 and 3 showed the frits 4, 5 and 6 well-adherent, error-free and visually uniform enamels Only on the decarburized steels, which were degreased, pickled and nickel-plated. On The non-decalcified mild steel enamels were faulty. The fries 4 and 5 already had no adhesion to the non-nickel plated steel substrates, and Frit 6 finally already had on the steel substrates that neither plated nor nickel were pickled, no liability.
Die Fritten der Beispiele 1, 2 und 3 wurden nacheinander mit steigendem Anteil an Emailfritten 4, 5 und 6 kombiniert und die Emaillierungen in bekannter Weise her gestellt und geprüft. Die Kombinationen, in denen der Anteil der Emailfritten aus den Beispielen 4, 5 und 6 oder deren Mischungen nicht mehr als 50 Gew.-% betrug (erfindungsgemäß), ergaben auf allen Substraten unabhängig von der Stahlsorte und der Vorbehandlung gut haftende, fehlerfreie und optisch einheitliche Emaillierun gen. Im Falle von Anteilen < 50 Gew.-% (Vergleich) war keine Haftung auf Sub straten, die weder vernickelt noch gebeizt waren, vorhanden. The frits of Examples 1, 2 and 3 were successively increased in proportion Enamel frits 4, 5 and 6 combined and the enamels in a known manner ago put and tested. The combinations in which the proportion of enamel fritters out Examples 4, 5 and 6 or mixtures thereof was not more than 50 wt .-% was (According to the invention), showed on all substrates, regardless of the grade of steel and the pre-treatment well-adhering, error-free and visually uniform Enamelsunun In the case of shares <50% by weight (comparison), no liability was attributed to sub straten, which were neither nickel-plated nor stained, present.
In Beispiel 7 (Vergleich) wird eine weitere Emailfritte hergestellt und mit den Frit ten der Beispiele 1, 2 und 3 abgemischt. Bereits ein Anteil von 10 Gew.-% führt zu sehr schlechten Haftungseigenschaften auf den nicht vernickelten Stählen. Darüber hinaus macht sich eine Unverträglichkeit der Emailfritten untereinander als fehler hafte Emaillierung bemerkbar.In example 7 (comparison), another enamel frit is prepared and mixed with the frit th of Examples 1, 2 and 3 blended. Already a proportion of 10 wt .-% leads to very poor adhesion properties on the non-nickel plated steels. About that In addition, an incompatibility of the enamel frits with each other as a mistake adhesive enamel noticeable.
Die Emailfritte aus Beispiel 4 ergibt auf entkohltem Stahlblech, das entfettet, ge beizt und vernickelt worden ist, eine Emaillierung, die sich durch Rißfestigkeit ge genüber Spannungs- und Temperaturbelastung auszeichnet, während die Fritten der Beispiele 1, 2 und 3 eine Vielzahl von Rissen zeigen.The enamel frit of Example 4 results in decarburized steel sheet degreased, ge and nickel-plated, an enamelling ge by cracking ge compared with voltage and temperature load, while the frits of the Examples 1, 2 and 3 show a variety of cracks.
Die Kombinationen von Fritten aus den Beispielen 1, 2 und 3 mit der Fritte aus Beispiel 4 ergaben auf allen Substraten unabhängig von der Stahlqualität und Vorbehandlung rißfreie Emaillierungen, wenn der Anteil der Fritte aus Beispiel 4 zwischen 20 und 50 Gew.-% liegt.The combinations of frits from Examples 1, 2 and 3 with the frit out Example 4 showed on all substrates regardless of the steel quality and Pretreatment crack-free enameling when the proportion of the frit of Example 4 between 20 and 50 wt .-% is.
Zur Beurteilung der Rißfestigkeit wurden längliche Blechstreifen mit den Maßen 225×60×1 mm beidseitig 100 bis 120 µm dick emailliert. Die Blechstreifen aus entkohltem und nichtentkohltem Stahl waren nur entfettet bzw. entfettet und gebeizt bzw. entfettet, gebeizt und vernickelt. Durch Druck auf beide Enden eines Streifens wurde eine Deformation in der Weise erzeugt, daß die Streifenmitte um 11 mm aus der Horizontalen ausgelenkt war. In dieser Stellung wurde jeder Blechstreifen wäh rend 1 Stunde bei 400°C gehalten.To assess the crack resistance were elongated metal strips with the dimensions 225 × 60 × 1 mm enamelled 100 to 120 μm thick on both sides. The metal strips out Decarburized and non-decarburized steels were only degreased or degreased and pickled or degreased, pickled and nickel-plated. By pressing on both ends of a strip a deformation was generated in such a way that the strip center by 11 mm from the horizontal was deflected. In this position, each sheet metal strip was held at 400 ° C for 1 hour.
Die Fritte aus Beispiel 5 liefert säurebeständige Emaillierungen, wobei Haftung nur auf vernickelten Stahlsubstraten zu erzielen ist. Kombinationen der Fritten aus den Beispielen 1, 2 und 3 mit der Fritte 5 führen zu säurebeständigen Emaillierungen, die unabhängig vom Vorbehandlungsgrad der Substrate gut haften.The frit of Example 5 provides acid-resistant enamels, with adhesion only can be achieved on nickel-plated steel substrates. Combinations of fries from the Examples 1, 2 and 3 with the frit 5 lead to acid-resistant enamels, which adhere well regardless of the degree of pretreatment of the substrates.
Die Durchführung der Säurebeständigkeits-Prüfungen erfolgte nach Vorschrift DIN 51 150. Die Klassifizierung nach abfallender Säurebeständigkeit geschieht vi suell. Sie erfolgt nach 15 Minuten dauernder Einwirkung einer 10%igen Lösung von Zitronensäure in Wasser bei Zimmertemperatur. The acid resistance tests were carried out according to instructions DIN 51 150. The classification for decreasing acid resistance is made vi Suell. It takes place after 15 minutes exposure to a 10% solution of Citric acid in water at room temperature.
Die Fritte aus Beispiel 6 zeichnet sich durch gute Einfärbbarkeit mit Schwarz- und Braunfarbkörpern aus. Zur visuellen Beurteilung wurden die Emailfritten der Bei spiele 1, 2, 3 und 6 jeweils einzeln in Gegenwart unterschiedlicher Mengen (1, 2 und 3 Gew.-%) von handelsüblichen Schwarz- und Braunfarbkörpern vermahlen und Emaillierungen in bekannter Weise hergestellt. In der Fritte 6 blieben die Farbkörper während des Aufschmelzens auf die Stahlsubstrate unversehrt, was eine intensive Farbentwicklung zur Folge hatte. In den Fritten 1, 2 und 3 waren die Farbkörper weitgehend aufgelöst, während sie im Falle der Kombinationen von 1, 2 und 3 mit 6 wiederum unversehrt blieben.The frit from Example 6 is characterized by good colorability with black and Brown color bodies. For visual assessment, the enamel frits of Bei games 1, 2, 3 and 6 each individually in the presence of different amounts (1, 2 and 3 wt .-%) of commercially available black and brown color bodies and ground Enamels made in a known manner. In frit 6 remained the color bodies during melting on the steel substrates intact, giving an intense Color development had the consequence. In the frits 1, 2 and 3 were the color bodies in the case of combinations of 1, 2 and 3 with 6 remained intact.
Den Fritten der Beispiele 1, 2 und 3 und den Kombinationen dieser Fritten mit den Fritten 4, 5 und 6 wurde Spodumen (Li-Al-Silikat) vor der Vermahlung zugesetzt. Dabei wurde die Menge an Spodumen schrittweise um 1 Gew.-% gesteigert. Es konnte in allen Fällen bis zu 8 Gew.-% Spodumen zugesetzt werden, ohne daß die erhaltenen Emaillierungen die oben beschriebenen Eigenschaftsprofile einbüßten. Bei Gehalten oberhalb von 4 Gew.-% zeigten die Emaillierungen eine deutliche Zu nahme in der Temperaturwechselbeständigkeit.The frits of examples 1, 2 and 3 and the combinations of these frits with the Frits 4, 5 and 6 were added to spodumene (Li-Al silicate) prior to milling. The amount of spodumene was gradually increased by 1% by weight. It In all cases up to 8% by weight of spodumene could be added without the obtained enamels lost the property profiles described above. At contents above 4% by weight, the enamels showed a marked increase measure in the thermal shock resistance.
Zur Beurteilung der Temperaturwechselbeständigkeit (Thermoschock-Resistenz) wurden nichtvernickelte und ungebeizte Substrate (Abmessungen 100×100× 1 mm) aus entkohltem Stahl einseitig mit soviel Pulver beschichtet, daß die nach 4-minütigem Einbrand bei 830°C hergestellte Emaillierung ca. 200 µm dick war.To evaluate the thermal shock resistance (thermal shock resistance) were non-nickeled and unpickled substrates (dimensions 100 × 100 × 1 mm) of decarburized steel coated on one side with so much powder that after Enamelling produced at 830 ° C. for 4 minutes was about 200 μm thick.
Auf die Emaillierung aufgebrachtes Blei wurde mittels eines unter der nichtemail lierten Substratseite befindlichen Bunsenbrenners zum Schmelzen gebracht und das so erhitzte Substrat in Wasser abgeschreckt: Dieser Vorgang wurde solange wieder holt bis Abplatzungen sichtbar wurden.On the enameling applied lead was by means of a nonemail brought Bunsenbrenners located on the substrate side melted and the so heated substrate quenched in water: this process was as long as again picks up flakes were visible.
Die mit Spodumen-freien Frittenpulver erzeugten Emaillierungen zeigten in allen Fällen bereits nach 1 bis 2 Zyklen Abplatzungen. In Gegenwart von Spodumen-Gehalten oberhalb von 4 Gew.-% konnte die Beständigkeit auf 8 Zyklen gesteigert werden. The enamels produced with spodumene-free frit powder showed in all Cases already after 1 to 2 cycles flaking. In the presence of Spodumene contents above 4% by weight were able to withstand 8 cycles be increased.
In einem weiteren Beispiel 8 wurde eine Fritte 8, die rechnerisch aus einer Abmischung von 65 Gew.-% der Fritte aus Beispiel 1 und 35 Gew.-% der Fritte aus Beispiel 4 besteht, aus den Emailrohstoffen erschmolzen und als Pulver elektro statisch auf Stahlblech, welches weder gebeizt noch vernickelt war, appliziert. Sowohl die Haftung als auch die Rißfestigkeit der Emaillierung waren sehr schlecht.In a further example 8, a frit 8 was calculated from a Mixture of 65 wt .-% of the frit of Example 1 and 35 wt .-% of the frit Example 4 is melted from the enamel raw materials and electrolytically as a powder static on steel sheet, which was neither pickled nor nickel-plated, applied. Both the adhesion and the crack resistance of the enameling were very bad.
In einem Beispiel 9 wurde eine Fritte 9 durch Abmischen von 65 Gew.-% der Fritte aus Beispiel 1 und 35 Gew.-% der Fritte aus Beispiel 4 und durch anschließendes Verschmelzen der Abmischung hergestellt und auf Stahlblech in gleicher Weise wie Fritte 8 appliziert. Die Haftung und die Rißfestigkeit der Emaillierung waren schlecht. In Example 9, a frit 9 was blended by mixing 65% by weight of the frit from Example 1 and 35 wt .-% of the frit of Example 4 and by subsequent Melting of the blend and made on steel sheet in the same way as Frit 8 applied. The adhesion and crack resistance of the enamel were bad.
Σ (TiO₂+ZrO₂) = 5,7 Gew.-%
Σ (BaO+CaO) = 3,3 Gew.-%
Σ (Li₂O+K₂O) = 6,1 Gew.-%
Σ (Li,Na,K) + 2 Σ (Ba,Sr,Ca,Mg,Zn,Co,Ni,Mn,Cu)-ΣF-ΣP : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
36,39 : 18,67 = 1,95
Σ (Si,Ti,Zr) : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
46,41 : 18,67 = 2,49Σ (TiO₂ + ZrO₂) = 5.7% by weight
Σ (BaO + CaO) = 3.3% by weight
Σ (Li₂O + K₂O) = 6.1% by weight
Σ (Li, Na, K) + 2 Σ (Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Co, Ni, Mn, Cu) -ΣF-ΣP: Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
36.39: 18.67 = 1.95
Σ (Si, Ti, Zr): Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
46.41: 18.67 = 2.49
Σ (TiO₂+ZrO₂) = 9,8 Gew.-%
Σ (BaO+CaO) = 5,3 Gew.-%
Σ (Li₂O+K₂O) = 2,3 Gew.-%
Σ (Li,Na,K) + 2 Σ (Ba,Sr,Ca,Mg,Zn,Co,Ni,Mn,Cu)-ΣF-ΣP : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
31,35 : 16,50 = 1,90
Σ (Si,Ti,Zr) : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
45,82 : 16,50 = 2,78Σ (TiO₂ + ZrO₂) = 9.8 wt .-%
Σ (BaO + CaO) = 5.3% by weight
Σ (Li₂O + K₂O) = 2.3 wt .-%
Σ (Li, Na, K) + 2 Σ (Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Co, Ni, Mn, Cu) -ΣF-ΣP: Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
31.35: 16.50 = 1.90
Σ (Si, Ti, Zr): Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
45.82: 16.50 = 2.78
Σ (TiO₂+ZrO₂) = 5,3 Gew.-%
Σ (BaO+CaO) = 6,8 Gew.-%
Σ (Li₂O+K₂O) = 3,1 Gew.-%
Σ (Li,Na,K) + 2 Σ (Ba,Sr,Ca,Mg,Zn,Co,Ni,Mn,Cu)-ΣF-ΣP : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
27,01 : 19,05 = 1,42
Σ (Si,Ti,Zr) : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
46,09 : 19,05 = 2,42Σ (TiO₂ + ZrO₂) = 5.3% by weight
Σ (BaO + CaO) = 6.8 wt%
Σ (Li₂O + K₂O) = 3.1 wt .-%
Σ (Li, Na, K) + 2 Σ (Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Co, Ni, Mn, Cu) -ΣF-ΣP: Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
27.01: 19.05 = 1.42
Σ (Si, Ti, Zr): Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
46.09: 19.05 = 2.42
Σ (TiO₂+ZrO₂) = 7,6 Gew.-%
Σ (BaO+CaO) = 1,4 Gew.-%
Σ (Li₂O+K₂O) = 1,6 Gew.-%
Σ (Li,Na,K) + 2 Σ (Ba,Sr,Ca,Mg,Zn,Co,Ni,Mn,Cu)-ΣF-ΣP : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
13,28 : 17,16 = 0,77
Σ (Si,Ti,Zr) : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)
45,02 : 17,16 = 2,62
Σ (TiO₂ + ZrO₂) = 7.6 wt .-%
Σ (BaO + CaO) = 1.4% by weight
Σ (Li₂O + K₂O) = 1.6 wt .-%
Σ (Li, Na, K) + 2 Σ (Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Co, Ni, Mn, Cu) -ΣF-ΣP: Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
13.28: 17.16 = 0.77
Σ (Si, Ti, Zr): Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)
45.02: 17.16 = 2.62
Claims (1)
die Summe von TiO₂ und ZrO₂ insgesamt zwischen 2 und 17 Gew.-%,
die Summe von BaO und CaO insgesamt zwischen 2 und 25 Gew.-% und
die Summe von Li₂O und K₂O insgesamt zwischen 1 und 8 Gew.-%
beträgt und die Nichtsauerstoffatome in der Fritte oder den Fritten der Zusammen setzung B folgende Bedingungen erfüllen:[Σ (Li,Na,K) + 2 Σ (Ba,Sr,Ca,Mg,Zn,Co,Ni,Mn,Cu)-ΣF-ΣP] : [Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr)] 1,1undΣ (Si,Ti,Zr) : Σ (B,Al,Sb,Fe,Cr) 1,1wobei es sich bei den Summen um die Summen der Atomzahlen der jeweiligen Elemente handelt.Enamel frit mixtures for decarburized or non-decarburized, pretreated or untreated steels, characterized in that they contain from 50 to 100% by weight of one or more enamel frits of composition A
the total of TiO₂ and ZrO₂ total between 2 and 17 wt .-%,
the sum of BaO and CaO total between 2 and 25 wt .-% and
the sum of Li₂O and K₂O in total between 1 and 8 wt .-%
and the non-oxygen atoms in the frit or frits of composition B satisfy the following conditions: [Σ (Li, Na, K) + 2Σ (Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Co, Ni, Mn, Cu). ΣF-ΣP]: [Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr)] 1,1 and Σ (Si, Ti, Zr): Σ (B, Al, Sb, Fe, Cr) 1,1 where the sums are the sums of the atomic numbers of the respective elements.
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